《环控益生菌应用技术 构建生态循环养殖业新模式》

——益生菌【Probiotics】一词源自于希腊语“for life”,意为终生及对生命有益，最早在1965年提出。之后，人们对益生菌的深入研究就不曾止步，益生菌的定义也获得了扩展。2011年，世界卫生组织将益生菌定义为：活的微生物，通过摄入足够数量，对宿主起有益健康的作用。

——环境控制益生菌是一种复合的有益菌菌群，是广植源首席科学家王振刚经过28年的研究和育种，从自然界2000多种环境有益菌中选取特殊功能的益生菌，组合形成的益生菌生态系统。在环境处理上，益生菌机理独特，有机污染物氧化分解和发酵分解两个体系互补进行，能把养殖业产生的空气污染物（包括氨气、甲烷、硫化氢等）、污水、粪污垃圾在普通条件下进行高效发酵和降解处理，分解抗生素和消毒药物，矿化和钝化重金属的毒性，是自然界处理垃圾功能的放大，彻底解决养殖场环境控制问题。益生菌利用生物酶、有机酸、益菌素等抑制有害微生物，形成益生菌空间免疫，提高动物自身免疫力，有效预防呼吸道和消化道疾病，饲料转化率明显提高；并通过干扰蚊蝇虫卵孵化，达到减少蚊蝇的效果。益生菌发酵产生的有机肥营养素比传统好氧发酵模式高出20%，易吸收、无残留，成为高品质的生物有机肥。

——《环控益生菌应用技术，构建生态循环养殖业新模式》荣获2019年由农业农村部畜牧兽医局、全国畜牧总站、中国饲料工业协会征文优秀奖，并被《畜牧业环境》等杂志转载。目前，环控益生菌防止养殖业空气污染，净化养殖环境，低成本高效处理养殖废弃物，基本实现农牧结合生态循环的可持续模式。

王振刚关于《环控益生菌应用技术构建生态循环养殖业新模式》的论文

——摘 要 随着我国畜牧养殖业规范化、标准化、智能化和产业化的快速发展，我国成为世界畜牧养殖第一大国。据2017年国民经济和社会发展统计公报显示，2017全年猪 牛羊禽肉产量8431万t；猪肉产量5340万t；牛肉产量726万t； 羊肉产量468万t；禽肉产量1897万t；禽蛋产量3070万t； 牛奶产量3 545万t；年末生猪存栏43 325万头，生猪出栏68 861万头，畜牧养殖规模稳居世界第一位。但畜牧养殖业带来的环境污染也成为严重的社会问题，人和动物赖以生存的生态环境与畜牧养殖业稳定发展的矛盾日益突显，本文分析了畜牧养殖业环境污染的现状，目前处理技术和措施的不足，重点介绍了使用环境控制益生菌（简称环控益生菌）对畜牧养殖业废弃物处理的先进方法，环控益生菌应用技术具有使用便捷、成本低、见效快、功能性强和可持续的特点，是构建生态循环养殖业的重要生物技术。

——我国是世界第一畜牧养殖大国，养殖废弃物带来的环境污染后果严重，养殖废弃物主要包括畜禽粪便、尿液及废水产生的有机污染物，伴有挥发性恶臭有害气体和粉尘，残余消毒药物、抗生素和重金属等 。养殖废弃物污染给人和动物的健康带来了严重威胁，引起了国家和国民的高度重视。自本世纪以来，国家陆续出台了《畜禽养殖业污染物排放标准》等系列法律法规，农业主管部门把畜禽养殖废弃物排放管理纳入重点，积极推广养殖废弃物无害化综合处理技术。但由于技术的先进性、局限性及成本投入高等因素，导致我国畜禽养殖废弃物的处理不彻底，污染问题依然严峻。笔者经过多年的环控益生菌的培养和应用研究，探索了低成本、高效率、普及性强的养殖废弃物无害化益生菌处理技术，带来了养殖废弃物无害化处理新的方案和措施。

1.畜禽养殖废弃物污染现实情况及目前处理措施分析

1.1空气污染和目前的处理措施

——畜禽养殖业对空气的污染主要是畜禽粪便、尿液中有机污染物释放到空气中的恶臭有害气体，其主要成分是氨气、甲烷、3-甲基吲哚（粪臭素）、甲硫醇、硫化氢、醛醚等有害气体和养殖过程中产生的粉尘及病原微生物等， 还有可挥发性的消毒药物，其中甲醛用量很高，是养殖业最常用的消毒药物。这些有害物质进入大气中，严重危害人和动物的健康安全。

——据统计，1头出栏猪165d生长期间产生的空气污染物总量约16.56kg，一只出栏肉鸡45d生长期间产生的空气污染物总量约275.94g。一个年出栏10万头猪的猪场（空气污染物排放相当一个年出栏600万只的鸡场），主要空气污染物释放量，每小时可向大气中排放约148.0kg氨气、13.5kg硫化氢、3.5kg其它有害气体、14.0亿个菌体及大量粉尘，其污 染半径可达5km，尘埃和病菌随风可传播30km之多。

——2017年我国出栏生猪68 861万头，出栏肉鸡77.29亿只，相继产生的空气污染物约1140.34万t和212.47万t。这些污染物中的恶臭有害气体和粉尘，如氨气、硫化氢、甲烷、醛醚等对人类和动物的呼吸系统、皮肤、眼睛都有不同程度的刺激和损害作用，其中甲醛是致癌物质，这些有害气体和粉尘严重威胁着人和动物的健康。

——目前，我国畜牧养殖业在空气污染方面采用的控制技术比较落后，大多数养殖场在养殖过程中采用通风换气的模式，把有害污染物释放到大气当中。粪便收集、运输和发酵处理过程中产生的有害气体造成二次空气污染，使用空气进出过滤系统的养殖场数量很少，我国大部分养殖场没有空气污染预防和处理系统。

1.2养殖固液废弃物的污染和目前的处理措施

——养殖固液废弃物主要是畜禽的粪便、尿液和废水。

——一个年出栏1万头的猪场，平均每天猪粪排出量达17.5t，N和P的排放量分别达到105kg和70kg；年饲养10000只产蛋鸡的鸡场，平均每天的鸡粪排放量达1.5t，其中N和P的排放量分别达24.35kg和23.1kg。目前除了大中型养殖企业有粪便处理措施，小型养殖场的粪便大部分被农民直接运走，运输过程产生二次污染，农民在田间地头堆肥发酵，氧化发酵产生大量的恶臭有害气体释放到空气当中，粪便发酵孳生大量的蚊蝇，造成传染病威胁，粪便随雨水流失污染周围环境和渗透污染地下水。

——养殖业产生大量的废水，一个存栏1万头的猪场，采用干清粪和节水工艺，四季平均日排废水最少为90t，一个饲养量1万只的肉鸡饲养场日排放废水量最少为5t。这些 废水未经处理或处理不达标进入地表河流、水塘、湖泊等水系，造成水质污染，或渗透污染地下水。 据报道，我国80%以上的水系受到养殖业不同程度的污染，养殖业污染已成为部分水体水质恶化的重要污染源。

——目前我国养殖固液废弃物处理的应用技术主要有发酵床和移位发酵床技术，沼气发酵综合处理技术，干湿分离后堆肥发酵处理技术，罐式有机肥发酵处理技术，集中专业有机肥生产处理技术，微生物发酵处理技术，并推行农牧结合配套种植产业消化处理产物，取得了一定的处理成效。但这些应用技术，都具有一定的局限性，比如沼气处理技术，设施综合投入高，尤其是北方养殖企业受冬天低温影响很难正常运行；干湿分离堆肥发酵产生大量的臭气，污染环境，滋生蚊蝇；发酵床和异位发酵床维持费用较高；罐式发酵有机肥处理一次性投入和运行费用较高， 耗能高。由于这些技术的局限性和推广成本高等因素，导致我国养殖固液废弃物环境污染情况依然严峻。

2.环控益生菌在养殖废弃物处理中的应用

2.1什么是环控益生菌

——环控益生菌也称环境改良益生菌，是一种复合的有益菌菌群，是多种有益微生物形成的具有特殊处理功能的微生态系统。主要菌群是光合菌群，植物分离的乳酸菌群，活性酵母菌群，改良型革兰氏阳性放线菌群和发酵系的丝状菌群等，属于兼氧性菌群，通过不同功能菌群的组合，可达到良好的环境控制和有机废弃物处理效果。

——在养殖废弃物的处理上，环控益生菌高效利用在有机物分解过程中所产生的氨、硫化氢、甲烷、粪臭素等有害气体通过新陈代谢作用生成对动植物有用的营养物质，转化成盐或分子络合物的固体形式，消除臭气，并降低碳的排放。如光合细菌等生成大量的抗氧化物质，有机物不再继续气化，而得到的是可溶性的氨基酸、有机酸、多糖类和维生素，可以作为优质肥料以分子的形式被植物吸收。环控益生菌的应用，使养殖场区和舍内达到良好的空气质量控制，防止空气污染，并减少动物呼吸道和消化道疾病的发生。能无臭发酵畜禽粪便，转化成优质有机肥。把养殖废水直接无臭发酵变成液态植物肥料，应用于种植业， 形成农牧良性生态循环。粪便和污水中苍蝇、蚊虫、蟑螂的卵在发酵过程中受到有机酸和生物酶的作用失去活性， 不能孵化，达到了消灭蚊虫净化环境的目的。由于环控益生菌净化了养殖环境，提高了动物福利，减少了呼吸道和消化道疾病的发生，因此使用环控益生菌会明显提高养殖效率和养殖效益。

——目前，环控益生菌的研究和应用属于世界前沿微生物技术之一。

2.2环境益生菌在畜禽养殖业上的应用及效果

——笔者应用自主研发的环控益生菌（发明专利号201710874858.4）在大连凯隆食品种鸡2号场（饲养量11万套）、广州市福昌种畜场有限公司（种猪存栏8 000头）、广西福昌种猪科研有限公司（种猪存栏12 000 头）、江西武功山农业综合开发有限公司（存栏32 000 头）等全国12个大中型养殖场做了2年多的环控益生菌持续使用实验（2017年5月至2019年9月），使用方式是猪场采用自动专用设备生产的益生菌的原液（活菌数50亿/ ml）用水稀释后进行舍内和场区有废弃物接触之处进行喷雾，舍内带畜禽无死角喷雾，使用频率是每周2 次（表1）。整个应用过程简单易行，操作方便，不改变原有饲养模式，产生了良好的养殖环境净化效果和养殖废弃物处理效果。

2.2.1在养殖场区 养殖舍内空气净化中的应用及效果

——益生菌净化空气的方法简单易行，根据原菌液的活菌数进行稀释， 稀释的比例一般在1∶ 1 〜10（活菌数50亿/ ml）， 稀释的水不含有消毒剂和氧化剂，使用电动喷雾器进行舍内全面喷雾，可以带畜禽、带料、无死角喷雾。也可以利用舍内自动喷雾系统喷雾，或者加入水帘循环水中，更能节约时间和人工。在养殖场区有废弃物接触之处覆盖喷雾，包括运输粪便的车辆，挂粪系统等。开始使用时，连续用3d，经过2w时间，就出现明显的效果， 先是使整个场区周围、场内空间养殖场特有的臭味明显减少。3w后场区和舍内空气变得清新，灰尘明显减少，闻不到氨气和养殖舍内特有复杂气味。猪毛和鸡毛如同清洗过，颜色亮丽。舍内照明灯泡上的灰尘和苍蝇的分泌物像被清洗过了一样。在春夏秋季，场区、舍内苍蝇和蚊子数量变得极少。舍内临时滞留的粪便变得没有了臭味，清理和运输时也消失了臭味。使用周期是每周2次，使用量和费用估算见表1。使用期间杜绝消毒药物、保健药品的使用， 饲料中不添加任何抗生素，驱虫药品正常使用，有疾病发生，可以正常治疗。

——笔者对大连凯隆食品种鸡2号场的使用效果进行了统计和评估，使用益生菌10个月后，不但净化了养殖环境，也取得了良好的养殖成绩。一只种鸡整个饲养周期相比传统模式平均每天节约饲料约5g，全程成活率到达96.77%，产蛋高峰期由8w延伸到10w以上，高峰期产蛋率平均86.37%。由于环控益生菌净化了舍内空气和养殖环境，减少了冬季通风，在大连地区整个冬季实现了不取暖饲养种鸡，鸡场10个月节约的燃料费用、饲料费用、通风电费、保健药品和消毒药品费用合计为92万元。

表1 益生菌的使用量（活菌数50亿/ML）和费用估算

2.2.2在畜禽粪便发酵生产有机肥中的应用及效果

——笔者在大连凯隆食品种鸡2场（饲养量11万套）进行了连续10个月的鸡粪发酵实验，平均每天处理粪便约15t，由于从鸡舍清理出的鸡粪在鸡舍内已经接种了益生菌，粪便在发酵过程中不需另外添加，粪便可以直接堆积发酵，如果粪便水分含量高，可以用发酵好的干鸡粪进行混合，使水分降低到55%以下就可以堆积发酵，发酵期间，闻不到臭味。

——没添加益生菌的粪便堆积发酵，可以后添加益生菌， 有相同的发酵结果，按如下比例进行添加：

——益生菌原液量（活菌数50亿/ML）∶粪便量=1kg∶50t 粪便发酵在透明塑料温室中进行，利用太阳能提高温度和加快水分蒸发速度。下面是防水地面，可以防渗漏。粪肥堆积成长方体型，高度是0.5m左右，宽度是4m，长度可以根据发酵粪便数量进行调节，夏天发酵开始48h后中心温度便可以达到65℃以上，48h后开始采用翻堆机进行翻堆，夏季2w后即可变成水分含量在25%左右的有机肥。冬季由于温度的影响，发酵时间延长到4w 时间。

——发酵后的鸡粪有机肥呈黄褐色，是颗粒和粉状的混合物，经大连市农产品质量监督检验所检验，总氮（以N 计）1.65%，磷（P2O5计）3.80%，钾（以K2O计）4.07%， 有机质的质量（以干基计）34.4%，PH值是7.3。

——结果表明，使用环控益生菌，鸡粪在没有添加其他发酵辅料的情况下可发酵成优质有机肥，整个过程无臭进行，没有二次环境污染。

——笔者在江西武功山农业综合开发有限公司和台湾福昌集团在大陆的4个种猪场应用益生菌后也得到了良好的环境控制效果，猪场变得空气清新，粪便和沼渣无臭发酵转化成有机肥，整个过程不孳生蚊蝇。受到台湾育种专家杨正宏博士的高度称赞。

2.2.3在畜禽养殖废水发酵处理中的应用及效果

——笔者在大连博众畜牧科技有限公司的生猪饲养基地（1 000头基础母猪，存栏12 000头）做了环控益生菌处理废水的使用实验，按照每50t废水添加2kg环控益生菌的比例（活菌数50亿/ML）进行添加，猪场每天排出废水约100t（采用干清粪和节水工艺），在5个依次并列的600t的沉淀池中进行发酵处理和沉淀（沉淀池有盖和清理 孔，冬季可以防冻，并可以清理沉淀污泥），污水的处理时间累计约为25d（益生菌添加在第一个污水池中）， 最后一个池子排出的水变得透明澄清，无味无臭，经大连瓦房店市环保局检测，处理结果及数据对比见表2。处理结果表明，猪场用益生菌发酵处理后的污水不但可以进行直接农田灌溉，也可以循环使用。猪场目前处理后的排放水，作为液体肥料出售给周围的果农，用于果树、蔬菜大棚和农田的灌溉，转化效果良好，无味无臭，没有二次污染，很受农民欢迎，产生了良好的经济效益和社会效益。

2.2.4 益生菌在养殖场的综合应用

——2017-2018年笔者在全国范围内进行益生菌在养殖场的综合试验应用，分布于大连、唐山、广西、广东、黑龙江、江西等省市的养殖公司、种猪饲料公司、牧业公司等单位应用了这款益生菌。这些应用益生菌的养殖场彻底消除了空气污染，没有了臭气，蚊蝇大量减少。养殖场的污水达到养殖场排放指标要求，福昌种猪场的污水达到循环使用的效果。粪便实现无臭发酵成有机肥的转化。综合效果消除了对周围环境的污染和影响，大量减少了呼吸道和消化道疾病的发生，饲料转化率明显提高，基本实现了生态养殖。

3.小结和展望

——随着我国现代畜牧养殖业的稳定发展，畜牧养殖业与环境的和谐发展成为人和动物生存的健康基础。利用环控益生菌防止养殖业空气污染，净化养殖环境，低成本高效处理养殖废弃物，实现农牧结合生态循环的可持续模式，是我国畜牧养殖业由传统养殖模式向生态循环养殖模式转化的必要条件。因此，全面认识环控益生菌处理养殖废弃物的机理和作用，对促进我国养殖业的可持续生态循环发展有重要的指导意义。随着现代微生物技术的快速发展，通过新型益生菌的筛选、基因工程培育等技术，形成复合高效的新型益生菌菌种，推广低成本益生菌生产技术，将养殖废弃物从养殖舍内开始高效处理，消除环境污染，变废为宝，达到畜牧养殖与生态环境和谐发展。利用益生菌形成环境免疫体系，降解抗生素和消毒药物，钝化重金属的毒性是环控益生菌应用技术研究和发展的新方向。因此，环控益生菌应用技术在畜牧养殖业环境控制和废弃物无害化处理上有着广阔的应用前景。参考文献（略）

表2 益生菌处理猪场废水指标效果及数据对比

——作者简介：王振刚，研究方向是分子生物学。

——现任大连广植源生物科技首席科学家、总经理，大连饲料工业协会秘书长。